WtE Emission control File

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/
Ingegneria Energetica
Anno Accademico 2014-2015
Formazione e Controllo di Inquinanti nella Combustione
Impianti di trattamento effluenti
Waste to Energy: la normativa ambientale ed il
controllo delle emissioni
Prof. L.Tognotti
Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale
Normativa
La realizzazione e l’esercizio degli impianti
Il recupero energetico da rifiuti in Italia è regolato dal DLgs 11 maggio 2005 n. 133 di
recepimento della direttiva 2000/76/CE del 28 dicembre 2000 sull’incenerimento dei rifiuti.
Il decreto legislativo disciplina:
•
le procedure per il rilascio delle autorizzazioni alla costruzione e all’esercizio degli impianti di
incenerimento e di co-incenerimento;
•
i valori limite delle emissioni di inquinanti provenienti dai suddetti impianti;
•
i metodi di campionamento, di analisi e di valutazione delle emissioni;
•
i criteri e le norme tecniche generali riguardanti le caratteristiche costruttive e funzionali,
nonché le condizioni di esercizio degli impianti;
•
i criteri temporali di adeguamento degli impianti esistenti alle nuove disposizioni.
Gli impianti di incenerimento di rifiuti devono rispettare, oltre al DLgs 133/2005, una serie di
prescrizioni tecnico-amministrative ai sensi del DLgs 18 febbraio 2005, n. 59 di attuazione integrale
della direttiva 96/61/CE (“Direttiva IPPC”), relativa alla prevenzione e riduzione integrate
dell’inquinamento, ora modiicato dal D. Lgs. 128/2010, in rif. al D. Lgs. 152/2006 e s.m.i (ed alla
L.R. Toscana n. 61/2003 “Norme in materia di autorizzazione integrata ambientale”).
Testo unico ambientale (D.Lgs 152/06 modifiche introdotte dal D.Lgs. 46/2014 )
TITOLO III-bis - INCENERIMENTO E COINCENERIMENTO DEI
RIFIUTI
Art. 237-bis - Finalità e oggetto .
1 Il presente titolo definisce le misure e le procedure atte a prevenire oppure, qualora
non sia possibile, a ridurre gli effetti negativi delle attività di incenerimento e
coincenerimento dei rifiuti, ed in particolare le emissioni delle suddette attività
nell'aria, nel suolo, nelle acque superficiali e sotterranee, al fine di conseguire un
elevato livello di protezione dell'ambiente e di tutela della salute umana.
2. Ai fini di cui al comma 1, il presente titolo disciplina:
•
a) i valori limite di emissione degli impianti di incenerimento e di coincenerimento
dei rifiuti;
• b) i metodi di campionamento, di analisi e di valutazione degli inquinanti derivanti
dagli impianti di incenerimento e di coincenerimento dei rifiuti;
• c) i criteri e le norme tecniche generali riguardanti le caratteristiche costruttive e
funzionali, nonchè le condizioni di esercizio degli impianti di incenerimento e di
coincenerimento dei rifiuti, con particolare riferimento all'esigenza di assicurare
un'elevata protezione dell'ambiente contro le emissioni causate dall'incenerimento
e dal coincenerimento dei rifiuti.
TITOLO III-bis - INCENERIMENTO E
COINCENERIMENTO DEI RIFIUTI
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Art. 237-bis - Finalità e oggetto
Art. 237-ter - Definizioni
Art. 237-quater - Ambito di applicazione ed esclusioni
Art. 237-quinquies - Domanda di autorizzazione
Art. 237-sexies - Contenuto dell'autorizzazione
Art. 237-septies - Consegna e ricezione dei rifiuti
Art. 237-octies - Condizioni di esercizio degli impianti di
incenerimento e coincenerimento
Art. 237-nonies - Modifica delle condizioni di esercizio e
modifica sostanziale dell'attività
Art. 237-decies - Coincenerimento di olii usati
Art. 237-undecies - Coincenerimento di rifiuti animali
rientranti nell'ambito di applicazione del regolamento n.
1069/2009/UE
Art. 237-duodecies - Emissione in atmosfera
Art. 237-terdecies - Scarico di acque reflue
Art. 237-quattuordecies - Campionamento ed analisi
delle emissioni in atmosfera degli impianti di
incenerimento e di coincenerimento
Art. 237-quinquiesdecies - Controllo e sorveglianza
delle emissioni nei corpi idrici
Art. 237-sexiesdecies – Residui
Art. 237-septiesdecies - Obblighi di comunicazione,
informazione, accesso e partecipazione
Art. 237-octiesdecies - Condizioni anomale di
funzionamento
Art. 237-noviesdecies - Incidenti o inconvenienti
Art. 237-vicies - Accessi ed ispezioni
Art. 237-unvicies - Spese
Art. 237-duovicies - Disposizioni transitorie e finali
DLgs 133/2005
Art. 237-ter - Definizioni
1.
Ai fini dell'applicazione del presente titolo si definiscono:
a)
'rifiuti urbani misti': i rifiuti di cui all'articolo 184, comma 2, del presente decreto legislativo, ad
esclusione di quelli individuati al sottocapitolo 20.01, che sono oggetto di raccolta differenziata, e
al sottocapitolo 20.02 di cui all'Allegato D alla Parte Quarta;
b)
b) 'impianto di incenerimento': qualsiasi unità e attrezzatura tecnica, fissa o mobile, destinata al
trattamento termico di rifiuti con o senza recupero del calore prodotto dalla combustione,
attraverso l'incenerimento mediante ossidazione dei rifiuti, nonchè altri processi di trattamento
termico, quali ad esempio la pirolisi, la gassificazione ed il processo al plasma, a condizione che
le sostanze risultanti dal trattamento siano successivamente incenerite. Nella nozione di impianto
di incenerimento si intendono compresi: il sito e tutte le linee di incenerimento, nonchè i luoghi di
ricezione dei rifiuti in ingresso allo stabilimento, i luoghi di stoccaggio, le installazioni di
pretrattamento in loco, i sistemi di alimentazione in rifiuti, in combustibile ausiliario e in aria di
combustione, le caldaie, le installazioni di trattamento o stoccaggio in loco dei residui e delle
acque reflue, i camini, i dispositivi ed i sistemi di controllo delle operazioni di incenerimento, di
registrazione e monitoraggio delle condizioni di incenerimento. Se per il trattamento termico dei
rifiuti sono utilizzati processi diversi dall'ossidazione, quali ad esempio la pirolisi, la
gassificazione o il processo al plasma, l'impianto di incenerimento dei rifiuti include sia il
processo di trattamento termico che il successivo processo di incenerimento;
Art. 237-quinquies - Domanda di autorizzazione
1.La realizzazione e l'esercizio degli impianti di incenerimento e coincenerimento dei rifiuti rientranti nell'ambito di
applicazione del presente titolo devono essere autorizzati ai sensi delle seguenti disposizioni:
a)
per gli impianti non sottoposti ad autorizzazione integrata ambientale ai sensi dell'articolo 6, comma 13, si
applica l'articolo 208;
b)
per gli impianti sottoposti ad autorizzazione integrata ambientale ai sensi dell'articolo 6, comma 13 del
presente decreto legislativo si applicano le disposizioni del Titolo III-bis della Parte Seconda.
………………………………………………………………
TITOLO III-BIS - L'AUTORIZZAZIONE INTEGRATA AMBIENTALE
Art. 29-bis - Individuazione e utilizzo delle migliori tecniche disponibili
Art. 29-ter - Domanda di autorizzazione integrata ambientale
Art. 29-quater - Procedura per il rilascio dell'autorizzazione integrata ambientale
Art. 29-quinquies - Coordinamento per l'uniforme applicazione sul territorio nazionale
Art. 29-sexies - Autorizzazione integrata ambientale
Art. 29-septies - Migliori tecniche disponibili e norme di qualità ambientale
Art. 29-octies - Rinnovo e riesame
Art. 29-nonies - Modifica degli impianti o variazione del gestore
Art. 29-decies - Rispetto delle condizioni dell'autorizzazione integrata ambientale
Art. 29-undecies - Incidenti o imprevisti
Art. 29-duodecies - Comunicazioni
Art. 29-terdecies - Scambio di informazioni
Art. 29-quattuordecies - Sanzioni
Attività soggette ad AIA dopo il recepimento della Direttiva IED:
Gestione dei rifiuti
Con l’entrata in vigore del D.Lgs 46/2014 alcune categorie di impianti di
trattamento rifiuti vengono per la prima volta assoggettate ad
Autorizzazione Integrata Ambientale, (domanda entro il 7 settembre
2014). Tra queste si evidenziano:
•
•
•
•
•
•
•
•
Impianti di compostaggio (potenzialità superiore alle 50 ton/giorno) dei rifiuti
urbani;
Digestori anaerobici (potenzialità superiore alle 100 ton/giorno);
Impianti di produzione CSS;
Impianti di combustione CSS;
Impianti di co-combustione;
Impianti di tritovagliatura;
Frantumatori di rifiuti metallici, compresi i rifiuti di apparecchiature elettriche
ed elettroniche e i veicoli fuori uso e relativi componenti;
Trattamento di scorie e ceneri.
Il BRef della Commissione Europea
Ai fini della minimizzazione
dell’impatto ambientale tali impianti
sono tenuti all’adozione delle
migliori tecniche disponibili (MTD),
meglio conosciute con l’acronimo inglese di BAT (“Best Available
Techniques”).
Le BAT da impiegare per gli impianti
di incenerimento sono state
individuate a livello europeo da uno
specifico documento, il cosiddetto
“BRef” (Best Availaible Techniques
Reference document on Waste
Incineration), pubblicato dalla
Commissione Europea nell’agosto
2006.
9
Testo Unico
Art. 29-bis - Individuazione e utilizzo delle migliori tecniche disponibili
1. L'autorizzazione integrata ambientale è rilasciata tenendo conto di
quanto indicato all'Allegato XI alla Parte Seconda e le relative
condizioni sono definite avendo a riferimento le Conclusioni sulle
BAT, salvo quanto previsto all'articolo 29-sexies, comma 9-bis, e
all'articolo 29-octies.
Nelle more della emanazione delle conclusioni sulle BAT l'autorità
competente utilizza quale riferimento per stabilire le condizioni
dell'autorizzazione le pertinenti conclusioni sulle migliori tecniche
disponibili, tratte dai documenti pubblicati dalla Commissione
europea in attuazione dell' articolo 16 , paragrafo 2, della direttiva
96/61/CE o dell‘ articolo 16 , paragrafo 2, della direttiva
2008/01/CE.
Art .5 Definizioni
l-ter.2) 'conclusioni sulle BAT': un documento adottato secondo quanto
specificato all'articolo 13, paragrafo 5, della direttiva 2010/75/UE, e pubblicato
in italiano nella Gazzetta Ufficiale dell'Unione europea, contenente le parti di un
BREF riguardanti le conclusioni sulle migliori tecniche disponibili, la loro
descrizione, le informazioni per valutarne l'applicabilità, i livelli di emissione
associati alle migliori tecniche disponibili, il monitoraggio associato, i livelli di
consumo associati e, se del caso, le pertinenti misure di bonifica del sito;
l-ter.4) 'livelli di emissione associati alle migliori tecniche disponibili o 'BATAEL': intervalli di livelli di emissione ottenuti in condizioni di esercizio normali
utilizzando una migliore tecnica disponibile o una combinazione di migliori
tecniche disponibili come indicato nelle conclusioni sulle BAT, espressi come
media in un determinato arco di tempo e nell'ambito di condizioni di riferimento
specifiche;
La direttiva sulle emissioni industriali (IED) recepita con
il dlgs 46/2014
Alcuni aspetti specifici per il settore Incenerimento dei rifiuti
•
•
•
•
•
•
•
•
La direttiva IED ha incorporato sia l'ex IPPC che le direttive sul Waste
Incineration.
Alcuni ELV ( i massimi) già fissati nella direttiva nell'allegato VI (uguali ai
precedenti)
Grande quantità di dati disponibili ( > 400 impianti)
Crescita significativa nel settore e tipi di impianto di incenerimento dal 2006.
Alto livello di interesse pubblico in molti Stati membri
Il processo di aggiornamento del BREF inizia quest’anno e si stimano tre anni per
avere le BAT-AELs pubblicate sulla Gazzetta Europea.
Nei prossimi due anni gli operatori saranno invitati a fornire i dati di gestione e le
autorizzazioni.
I nuovi ELVs associati alle BAT saranno definiti sulla base delle prestazioni degli
impianti europei e saranno espressi come intervalli <X-Y
12
Art. 29-sexies - Autorizzazione integrata ambientale
Valori Limite
3. L'autorizzazione integrata ambientale deve includere valori limite
di emissione fissati per le sostanze inquinanti, in particolare quelle
dell'allegato X alla Parte Seconda, che possono essere emesse
dall'installazione interessata in quantità significativa, in considerazione
della loro natura e delle loro potenzialità di trasferimento
dell'inquinamento da un elemento ambientale all'altro, acqua, aria e
suolo, nonchè i valori limite ai sensi della vigente normativa in materia
di inquinamento acustico.
I valori limite di emissione fissati nelle autorizzazioni integrate
ambientali non possono comunque essere meno rigorosi di quelli
fissati dalla normativa vigente nel territorio in cui è ubicata
l'installazione. Se del caso i valori limite di emissione possono essere
integrati o sostituiti con parametri o misure tecniche equivalenti.
ALLEGATO X
Elenco indicativo delle principali sostanze inquinanti di
cui è obbligatorio tener conto se pertinenti per stabilire
i valori limite di emissione
Aria:
•
1. Ossidi di zolfo e altri composti dello zolfo.
•
2. Ossidi di azoto e altri composti dell'azoto.
•
3. Monossido di carbonio.
•
4. Composti organici volatili.
•
5. Metalli e relativi composti.
•
6. Polveri , comprese le particelle sottili.
•
7. Amianto (particelle in sospensione e fibre).
•
8. Cloro e suoi composti.
•
9. Fluoro e suoi composti.
•
10. Arsenico e suoi composti.
•
11. Cianuri.
•
12. Sostanze e preparati di cui sono comprovate
proprietà cancerogene, mutagene o tali da poter
influire sulla riproduzione quando sono immessi
nell'atmosfera.
•
13. Policlorodibenzodiossina (PCDD) e
policlorodibenzofurani (PCDF).
Acqua:
1. Composti organoalogenati e sostanze che
possono dar loro origine nell'ambiente idrico.
2. Composti organofosforici.
3. Composti organici dello stagno.
4. Sostanze e preparati di cui sono comprovate
proprietà cancerogene, mutagene o tali da poter
influire sulla riproduzione in ambiente idrico o con il
concorso dello stesso.
5. Idrocarburi persistenti e sostanze organiche
tossiche persistenti e bioaccumulabili.
6. Cianuri.
7. Metalli e loro composti.
8. Arsenico e suoi composti.
9. Biocidi e prodotti fitosanitari.
10. Materie in sospensione.
11. Sostanze che contribuiscono all'eutrofizzazione
(nitrati e fosfati, in particolare).
12. Sostanze che esercitano un'influenza
sfavorevole sul bilancio di ossigeno (misurabili con
parametri quali BOD, COD).
13 sostanze prioritarie di cui all'articolo 74, comma
2, lettera ff).
Art. 237-duodecies - Emissione in atmosfera
1. Gli effluenti gassosi degli impianti di incenerimento e
coincenerimento devono essere emessi in modo controllato
attraverso un camino di altezza adeguata e con velocità e contenuto
entalpico tale da favorire una buona dispersione degli effluenti al fine
di salvaguardare la salute umana e l'ambiente, con particolare
riferimento alla normativa relativa alla qualità dell'aria.
2. Gli impianti di incenerimento dei rifiuti e gli impianti di coincenerimento sono progettati, costruiti, equipaggiati e gestiti in
modo che le emissioni nell'atmosfera non superano i valori limite di
emissione di cui rispettivamente all'Allegato I, paragrafo A, e
all'Allegato 2, paragrafo A, al presente Titolo.
……………………
ALLEGATO 1 Tit III bis Parte IV - Norme tecniche e
valori limite di emissione per gli impianti di
incenerimento di rifiuti
•
Polvere totale
10
Sostanze organiche sotto forma di gas e vapori espresse
come carbonio organico totale (TOC)
10
Acido cloridrico (HCl)
10
Acido fluoridrico (HF)
1
Biossido di zolfo (SO 2 )
50
Monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO 2 )
espressi come NO 2 per gli impianti di incenerimento dei
rifiuti esistenti dotati di una capacità nominale superiore a 6
t/ora e per i
nuovi impianti di incenerimento dei rifiuti
20
0
Monossido di azoto (NO) e biossido di azoto (NO 2 )
espressi come NO 2 per gli impianti di incenerimento dei
rifiuti esistenti con una capacità nominale pari o inferiore a 6
t/ora
40
0
Ammoniaca (NH 3 )
30
Valori limite di emissione medi su 30 minuti
3. Valori limite di emissione medi ottenuti con periodo di
campionamento minimo di 30 minuti e massimo di 8 ore
espressi in mg/Nm 3
4. Valori limite di emissione medi ottenuti con periodo
di campionamento minimo di 6 ore e massimo di 8
ore.
I valori medi di concentrazione degli inquinanti si ottengono
secondo i metodi fissati ed aggiornati ai sensi della tabella di cui
alla lettera C
Cadmio e suoi composti, espressi come cadmio (Cd)
in totale
Tallio e suoi composti espressi come tallio (Tl)
0,05
Mercurio e suoi composti espressi come mercurio (Hg)
0,05
Antimonio e suoi composti espressi come antimonio (Sb) .
Arsenico e suoi composti espressi come arsenico (As) .
Piombo e suoi composti espressi come piombo (Pb) .
Cromo e suoi composti espressi come cromo (Cr) .
Cobalto e suoi composti espressi come cobalto (Co)
0,5
in totale
Rame e suoi composti espressi come rame (Cu) .
Manganese e suoi composti espressi come manganese (Mn) .
Nickel e suoi composti espressi come nickel (Ni) .
Vanadio e suoi composti espressi come vanadio (V) .
I valori medi di concentrazione degli inquinanti si ottengono
secondo i metodi fissati ed aggiornati ai sensi della tabella di
cui alla lettera C.
a) Diossine e furani (PCDD + PCDF) (1) 0,1 ng/Nm 3
b) Idrocarburi policiclici aromatici (IPA) (2) 0,01 mg/Nm 3
c) PCB-DL (3) 0,1 ng/Nm3
(1) I valori limite di emissione si riferiscono alla concentrazione totale
di diossine e furani, calcolata come concentrazione "tossica
equivalente". Per la determinazione della concentrazione "tossica
equivalente", le concentrazioni di massa delle seguenti policlorodibenzo-p-diossine e policlorodibenzofurani misurate nell'effluente
gassoso devono essere moltiplicate per i fattori di equivalenza
tossica (FTE) di seguito riportati, prima di eseguire la somma.
Questi valori sono in prospettiva soggetti a diminuzioni non sostanziali: il
prossimo step è la redazione dell’ aggiornamento del BREF previsto nel 2017
Formazione e controllo degli inquinanti
nel WtE
Formazione degli inquinanti
Il problema: le emissioni atmosferiche da attività di termodistruzione di rifiuti urbani e
prodotti derivati contengono:
i macroinquinanti, presenti in concentrazioni rilevanti (g/m3 o mg m3),
I microinquinanti, presenti in livelli molto più modesti (g m3 o ng m3) possono costituire
un rischio ambientale per la loro tossicità e persistenza.
Le caratteristiche qualitative e quantitative delle emissioni sono correlate ad un insieme
di fattori, essenzialmente riconducibili a:
–rifiuto alimentato,
–tipo di forno utilizzato modalità operative del processo di combustione e del
recupero termico ad esso abbinato;
Meccanismi di formazione particolato/aerosol nella
combustione
Metal Vapor
Nucleation / Condensation/
Coagulation
Submicron Aerosol
Aqueous Solutions
Vaporization
Distillate Oil and
Organometallics
Dissolved,
Inherent,
Reactive Metal
Surface Reaction/
Condensation
Porous
Particle
Attritive
Fragmentation
Explosive
Fragmentation
Submicron Inclusions,
Residual Particles,
Secondary Atomization
Heavy Oil and Coal
Inherently
Bound
Metal
Porous Char
Cenospheric
Particle
Solids and Municipal Waste
Sludges
Mineral
Inclusions
Excluded
Ash
Inorganic Mixture
Dense
Particle
Supermicron (Collectable)
Particle
Esempio: formazione ‘soot’
Figura al microscopio elettronico di particelle di “Soot”
aggregate.
Formazione degli inquinanti:
metalli pesanti
•
I microinquinanti inorganici, costituiti essenzialmente da alcuni metalli
pesanti, sono riconducibili alla presenza di precursori nel rifiuto incenerito
Formazione degli inquinanti:
metalli pesanti
•
Partizioni
Formazione degli inquinanti:
diossine
• I microinquinanti organici giocano un ruolo determinante le
complesse reazioni di sintesi e distruzione che si verificano durante
la combustione ed il successivo raffreddamento dei fumi
24/tot
Cosa sono le diossine (PCDD/F)
•
•
Le policloro dibenzo-p-diossine (PCDD) e i policloro dibenzofurani (PCDF)
sono composti inquinanti presenti in tracce in quasi tutti i componenti
dell’ecosistema.
A differenza degli altri composti organici persistenti (POP) nocivi per
l’ambiente, come PCB, PCN e pesticidi clorurati come DDT, PCP e altri,
PCDD/F non sono mai prodotti intenzionalmente: essi sono i sottoprodotti di
numerose attività industriali e di tutti i processi di combustione, incluso
l’incenerimento di rifiuti.
•
Le diossine, dal punto di vista della nomenclatura chimica, sono una classe di
composti organici eterociclici la cui struttura base consta di un anello con
quattro atomi di carbonio e due di ossigeno. Si ripartiscono in due categorie,
entrambe derivate da composti di formula bruta C4H4O2.
•
Le molecole diossino-simili (dioxins and dioxin-like compounds) altrimenti
conformate confluiscono in questa voce, che prevalentemente tratta dell'intera
classe, in particolare riguardo alla tossicologia ambientale e alla chimica
ambientale di quest'ampio gruppo di composti.
25
Da dove provengono
•
•
•
Le due famiglie , PCDD E PCDF, hanno origine da:
Derivati dalla 1,2-diossina (CAS 289-87-2), strutturalmente un endoperossido.
Derivati dalla 1,4-diossina (CAS 290-67-5), il capostipite più stabile.
2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina,TCDD.
Spongiadiossina 1-idrossi-3,4,6,8-tetrabromdibenzo [1,4]
diossina, è un composto bromurato,prodotto dalla spugna26
di
mare
Come e quante sono?
•
•
•
Tra le circa 200 diossine stabili conosciute, le più note sono le
dibenzodiossine policlorurate, composti aromatici la cui struttura
consiste di due anelli benzenici legati da due atomi di ossigeno e
con legati uno o più atomi di cloro. Gli anelli benzenici stabilizzano la
struttura della molecola.
Gli isomeri che hanno il cloro nella posizione 2, 3, 7 e/o 8 sono quelli
più tossici.
Le diossine alogenate si bioaccumulano con emivita variabile a
seconda delle molecole degli organismi e delle condizioni degli
stessi
La più nota e pericolosa di esse, per contaminazioni ambientali e
alimentari, è la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina, spesso indicata
con l'abbreviazione TCDD.
27
Congeneri tossici
Tutte le posizioni 2,3,7,8 sono occupate da atomi di cloro (2,3,7,8tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD)).
Dibenzofurani
2,3,7,8-TCDF (0,1)
1,2,3,7,8-PeCDF (0,05)
2,3,4,7,8-PeCDF (0,5)
1,2,3,4,7,8-HxCDF (0,1)
1,2,3,6,7,8-HxCDF (0,1)
1,2,3,7,8,9-HxCDF (0,1)
2,3,4,6,7,8-HxCDF (0,1)
1,2,3,4,6,7,8-HpCDF (0,01)
1,2,3,4,7,8,9-HpCDF (0,01)
1,2,3,4,6,7,8-OCDF (0,001)
Diossine
2,3,7,8-TCDD (1)
1,2,3,7,8-PeCDD (0,5)
1,2,3,4,7,8-HxCDD (0,1)
1,2,3,6,7,8-HxCDD (0,1)
1,2,3,7,8,9-HxCDD (0,1)
1,2,3,4,6,7,8-HpCDD (0,01)
1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD (0,001)
Totale: 17 isomeri
28
Fattore di tossicità equivalente
Generalmente le diossine non vengono rilevate nelle diverse
matrici come singoli composti, ma come miscele complesse dei
diversi congeneri.
• Per riuscire a esprimere la tossicità dei singoli congeneri, e
stato introdotto il concetto di fattore di tossicità equivalente
(TEF*). I fattori di tossicità equivalente si basano sulla
considerazione che i PCDD e i PCDF sono composti
strutturalmente simili che presentano il medesimo
meccanismo strutturale di azione (attivazione del recettore
Ah*) e producono effetti tossici simili.
• Il recettore Ah è un recettore proteico citoplasmatico
indispensabile allo sviluppo del fegato e del sistema
immunitario, che interviene nei processi omeostatici e nella
crescita e differenziazione cellulare.
29
Fattore di tossicità totale
• I TEF vengono calcolati confrontando l’affinita di legame dei
vari composti organocloro con il recettore Ah, rispetto a
quella della 2,3,7,8-TCDD, considerando l’affinità di questa
molecola come il valore unitario di riferimento.
• Per esprimere la concentrazione complessiva di diossine
nelle diverse matrici si e introdotto il concetto di tossicità
equivalente (TEQ*) che si ottiene sommando i prodotti tra i
valori TEF dei singoli congeneri e le rispettive concentrazioni,
espresse con l’unita di misura della matrice in cui vengono
riscontrate, ovvero:
30
Fattori di tossicità equivalente secondo NATO e WHO
31
Percorsi di formazione PCDD/F
• Distillazione (presenti nei rifiuti in ingresso)
• Da precursori (precursori clorinati quali PCB, PCPh,etc.)
• Sintesi De Novo (pirolisi e composti chimicamente non
correlati)
• Clorinazione/brominazione
• Effetti memoria
32
33/tot
34/tot
Il controllo delle emissioni negli impianti
WtE
Il controllo delle emissioni
• abbastanza complesso, per le differenze che caratterizzano gli
inquinanti presenti ed i corrispondenti livelli di concentrazione
• sistematica tendenza normativa verso un restringimento nei limiti
di emissione, ispirato da criteri basati tanto sull’opportunità di
adeguarli al progressivo miglioramento nelle tecnologie
(“tecniche”) disponibili che dalle necessità di contenere i rischi per
la salute connessi ai microinquinanti tossici a livelli che possano
essere ritenuti accettabili dalle popolazioni interessate.
Driving forces:
• MTD (Migliori tecnologie disponibili) e IED - “Integrated pollution
prevention and control”
• Minimizzazione rischi per la salute da esposizione a tossici
Concentrazioni inquinanti nei gas grezzi
37
Le strategie
Due distinti criteri di intervento, finalizzati
- alla minimizzazione della formazione di alcune componenti,
durante la combustione ed il successivo raffreddamento dei fumi
(interventi preventivi per CO, VOC, organoclorurati, NOx),
- alla rimozione degli inquinanti tramite opportune tecnologie di
depurazione a valle della combustione (end of pipe: NOx, tutto il
resto ).
Le strategie preventive
1. Tipologia di rifiuti termovalorizzabili e necessità di pretrattamenti - CSS
(preventivo - PRIMA)
2. Ottimizzazione del processo di combustione (preventivo - DURANTE):
• T, ossigeno, tempo di permanenza gas, turbolenza
• miscelazione aria/combustibile (rapporti primaria/secondaria, criteri
progettazione griglia/forno)
• configurazione innovative (aria arricchita, “staging” aria primaria)
• conversione organici (senza trasferimento ad altre fasi)
• conversione NOx (SNCR)
3. Controllo riformazione PCDD/F (preventivo-durante)
• inibizione attività catalitica ceneri volanti con additivi (urea, ammoniaca,
ammine)
• ricircolo gas combusti
• progettazione e gestione caldaia (cicli pulizia) per minimizzare deposito ceneri
Depurazione dei fumi
Approccio integrato nella configurazione delle linee di depurazione
• Depolverazione con elettrofiltri (pre) e/o filtri a tessuto
• Sistemi a secco/semisecco per il controllo dei gas acidi/tossici in
traccia
• Sistemi ad umido potenziati per il controllo dell’effetto memoria di
PCDD/F
• Sistemi catalitici per la conversione simultanea ad alta efficienza di
NOx/organici in traccia (PCCD/F)
Livelli emissivi (% limite)
80
60
40
20
0
40
Processi
Varietà di configurazioni impiantistiche: processi a secco o ad umido.
L’opzione ad umido presenta notevoli margini di sicurezza per i gas
acidi (HCl, HF ed SO2), con livelli di concentrazione difficilmente
raggiungibili con sistemi a secco;
più complessa dal punto di vista impiantistico, sopratutto per la
produzione di residui liquidi e per le corrispondenti esigenze di
smaltimento, ed appare meno cautelativa nei confronti di alcuni
microinquinanti volatili in assenza di una fase separata di
controllo.
I processi a secco, nelle configurazioni con depolveratore finale a
tessuto ad altissima efficienza e con additivazione di carbone
attivo, posseggono ottime capacità di controllo per il particolato
ed i microinquinanti volatili (mercurio in particolare), veicolati tanto
dalle frazioni più fini delle polveri che dalla fase gassosa, mentre
presentano minori margini di cautela per le emissioni di gas acidi.
• Bicarbonato di sodio
Rimozione di gas acidi in traccia
Sistemi a secco e semisecco
- reattivi alcalini (calce, bicarbonato di sodio) additivati con sorbenti
(carbone attivo) per rimozione tossici in traccia
• calce: Ca(OH)2 + HCl (HF, SO2) -+ CaCl2 (CaF2, CaSO3) + H2O
• bicarbonato: NaHCO3 + HCl (HF, SO2) -+ NaCl (NaF, NaSO3) + H2O +
CO2
Rimozione di gas acidi in traccia e particolato
Sistemi a secco e semisecco
- filtri a tessuto per rimozione polveri e residui neutralizzazione:
meccanismi di separazione molto efficienti per particolato fine -+ metalli
volatili
• materiali microporosi (GoreTex©) -+ filtrazione di superficie -+
rimozioni elevatissime
• modalità esercizio (contatto gas/pannello polveri) -+ tempi di reazione
+ controllo simultaneo volatili previa additivazione reagenti
dosaggi in linea a monte depolveratore
Termovalorizzatore di
Brescia:
sistema a secco
TV Brescia a2a:
Dichiarazione ambientale
Processo a semisecco
Processi DeNOx
Per il controllo degli ossidi di azoto i
sistemi non catalitici SNCR in fase
di combustione presentano notevoli
vantaggi operativi legati alla
semplicità del processo ed
apprezzabili contributi al controllo
dei microinquinanti organoclorurati
tramite la riduzione dei percorsi di
riformazione.
I sistemi catalitici SCR sviluppano
efficienze di rimozione
significativamente più elevate e
sono in grado di garantire ottime
capacità di conversione nei riguardi
dei microinquinanti organici
(diossine in particolare):
la configurazione impiantistica risulta più
complessa, in particolare per le
richieste di post-riscaldamento dei
gas in ingresso al reattore, e
presenta esigenze ed oneri
gestionali superiori.
Quale configurazione scegliere?
Tecnologie di trattamento dei fumi: BAT
a secco, con sorbente basico e carboni attivi, e lavaggi selettivi
1. due apparati di depolverazione o uno solo?:
i) sulle ceneri volanti a T alta
ii) dopo trattamento a secco con filtri a maniche
2. necessita’ o meno di lavaggio selettivo (venturi
scrubber) ?
–materiale: sezioni trattamento fumi a temperature più basse:
Hastelloy C, vetroresina, teflon etc.
3. DENOx catalitica ?
Silla 2 Milano: a secco con doppia filtrazione
54/tot
Prestazioni inceneritore Silla 2
55/tot
LINEE GUIDA PER L’INDIVIDUAZIONE E L’UTILIZZAZIONE DELLE MIGLIORI
TECNICHE DISPONIBILI PER GLI IMPIANTI DI INCENERIMENTO DEI
RIFIUTI (Commissione ex art . 3 , comma 2 , del D.Lgs 372/99)
58/tot
59/tot
60/tot
Considerazioni conclusive su WtE
Pregiudizi da sfatare
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•
Non é vero che con la termoutilizzazione non servono discariche.
Tuttavia, i volumi necessari sono ridotti di 10-30 volte, e il materiale da smaltire
é INERTE.
Non é vero che il rifiuto si trasforma in polveri. L'80% circa della massa dei
rifiuti diventa gas (come la legna nel camino).
Non é vero che la combustione dei rifiuti avviene ad altissima temperatura. Nei
combustori a griglia la fiamma é a 1000-1200°C, contro i 2200-2400°C dei
motori a benzina o Diesel.
Non é vero che la combustione dei rifiuti richiede combustibile fossile.
Non é vero che le specie tossiche generate nella combustione restano tali
("nulla si crea, nulla si distrugge").
Non é vero che il termoutilizzatore "distrugge" più energia di quanta ne
produca
Non é vero che la termo-utilizzazione é antagonista di raccolta differenziata e
riciclaggio.
Non é vero che la qualità dei rifiuti inficia il controllo delle emissioni
Le quattro R della gestione dei rifiuti
L’attuazione delle quattro R
L'attuazione di ognuna delle quattro R richiede investimenti, normative,
organizzazione, e soprattutto tempo
• nel frattempo, i rifiuti sono prodotti ogni giorno
Inoltre:
• La Riduzione della produzione di rifiuti non é ancora iniziata
• L'effettivo Riciclaggio é inevitabilmente inferiore alla Raccolta differenzata
• Gli impianti per il Recupero di energia sono assolutamente insufficienti per
trattare i quantitativi di Rifiuto Urbano Residuo (RUR) da smaltire.
Risultato: in molti Paesi, tra cui l'Italia, una quota maggioritaria dei rifiuti non
trattati finisce in discarica
La gestione delle emergenze
Nell'immediato:
• Discarica
• Esportazione
Nel breve-medio termine (3-5 anni) aggiungi:
• Riciclaggio
• Recupero di energia
Nel lungo termine (10 anni e oltre) aggiungi:
• Riduzione della produzione
• Riutilizzo
Dati i limiti alla frazione di rifiuti effettivamente riciclabile, l'opposizione agli
impianti di termoutilizzazione per il recupero di energia si è tradotta in un
prolungamento della dipendenza dalla discarica
Considerazioni conclusive
Il recupero di energia da rifiuti consente:
• la chiusura del ciclo di gestione dei rifiuti
• un risparmio significativo di risorse
• una riduzione delle emissioni globali (inquinanti & gas con effetto
serra);
Sono disponibili moderne tecniche/tecnologie di trattamento che
consentono buoni livelli di recupero nel rispetto dell’ambiente;
• Non esiste “la soluzione”, né a livello di sistema né a livello tecnico,
applicabile in modo generalizzato, ma un ventaglio di alternative
idonee alle varie realtà locali;
• Necessita un approccio sistemico sul territorio che coinvolga autorità,
cittadini ed imprenditori per cogliere le opportunità che il recupero di
energia da rifiuti è in grado di offrire.